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申请/专利权人：中国科学院光电技术研究所

摘要：本发明公开了一种基于双目视觉的海上作业直升机位姿测量方法及系统，方法包括：建立快速系留装置坐标系和甲板坐标系；标定相机的内外参数；相机实时采集直升机尾轮运动区域当前图像，并将当前图像传输到数据处理模块；计算直升机中的尾轮旋转轴在快速系留装置坐标系中的位置坐标；计算直升机的尾轮在快速系留装置坐标系中沿舰艏方向的切向量；计算直升机机身轴线在快速系留装置坐标系中沿舰艏方向的方向向量；计算直升机系留杆在甲板坐标系中的位置坐标、直升机在甲板坐标系中的机身偏角和尾轮偏角；重复执行以上步骤，实时输出直升机位姿信息，直至直升机自动牵引出入库完成。根据本发明技术方案，可实时输出直升机位姿测量信息。

主权项：1.一种基于双目视觉的海上作业直升机位姿测量方法，其特征在于，包括：S510，建立快速系留装置坐标系和甲板坐标系，所述甲板坐标系以船舶甲板牵引轨道起点为坐标原点，以牵引轨道起始部分的中心轴线为y轴，指向舰艏方向为y轴正方向，垂直于y轴射线为x轴，指向船体右舷为x轴正方向，并在甲板坐标系下建立牵引轨道的数学方程和轨迹方程；所述快速系留装置坐标系以快速系留装置上盖板几何中心为坐标原点，垂直于快速系留装置后壁边缘为y轴，指向舰艏方向为y轴正方向，垂直于y轴射线为x轴，指向船体右舷为x轴正方向；S520，标定两个视觉传感器模块中的相机的内参数和外参数，其中两个视觉传感器模块对称分布安装于直升机自动牵引系统中的快速系留装置后壁两侧，并跟随快速系留装置运动，其中，外参数指的是快速系留装置坐标系变换到相机坐标系的平移向量和旋转矩阵，平移向量决定了快速系留装置坐标系的坐标原点在相机坐标系中的位置，旋转矩阵决定了快速系留装置坐标系变换到相机坐标系需要绕XYZ轴旋转的角度；内参数指的是相机成像的焦距、图像主点、像元尺寸和畸变系数，内参数决定了空间点在相机成像靶面上的投影关系；S530，直升机位姿测量系统进入工作模式，自动开启左右照明光源，照亮相机视场区域，相机实时采集直升机尾轮运动区域当前图像，并将当前图像传输到数据处理模块；S540，根据以上步骤采集的当前图像，计算直升机中的尾轮旋转轴在快速系留装置坐标系中的位置坐标：利用步骤S530中采集的当前图像检测尾轮旋转轴两侧边缘；计算上述当前图像中尾轮旋转轴中心轴线起点和终点的像素坐标；基于双目视觉测量原理求解尾轮旋转轴中心轴线在快速系留装置坐标系下的直线方程；将尾轮旋转轴中心轴线的直线方程投影到水平面，从而得到尾轮旋转轴在快速系留装置坐标系下的位置坐标；S550，根据步骤S530中采集的当前图像，计算直升机的尾轮在快速系留装置坐标系中沿舰艏方向的切向量，包括：检测尾轮轮毂轮廓；拟合尾轮轮毂轮廓椭圆并求解空间圆位姿；剔除姿态角中的奇异解得到空间圆位姿的真解，其中，空间圆指的是：尾轮轮毂是半径固定的空间圆；S560，计算直升机机身轴线在快速系留装置坐标系中沿舰艏方向的方向向量，包括：数据处理模块根据从自动牵引系统实时接收到的机械爪横向位置信息，计算直升机系留杆在快速系留装置坐标系中的位置坐标，利用尾轮旋转轴位置坐标进一步计算直升机机身轴线在快速系留装置坐标系中沿舰艏方向的方向向量；S570，利用在步骤S550计算的切向量和步骤S560计算的方向向量，计算直升机系留杆在甲板坐标系中的位置坐标、直升机在甲板坐标系中的机身偏角和尾轮偏角，包括：计算快速系留装置坐标系与甲板坐标系的坐标转换关系；利用坐标转换关系将快速系留装置坐标系下直升机系留杆的位置坐标、直升机机身轴线沿舰艏方向的方向向量、尾轮沿舰艏方向的切向量转化到甲板坐标系下；在甲板坐标系中计算直升机机身偏角和尾轮偏角；S580，重复执行步骤S530至步骤S570，实时输出直升机位姿信息给自动牵引系统，直至直升机自动牵引出入库完成。

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百度查询： 中国科学院光电技术研究所 基于双目视觉的海上作业直升机位姿测量方法及系统